電磁流量(liang)計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡稱
EMF
）
是20世紀(jì)50~60年代随着電子(zǐ)技術的發展而(ér)迅速發展起來(lai)🏃♀️的新型流量測(ce)量儀表。
電磁流(liu)量計
是根據法(fǎ)拉第電磁感應(ying)定律制成的，
電(dian)磁流量計
用來(lái)測量導電液體(ti)體積流量的儀(yi)表。由于其獨特(te)的優點，
電磁流(liú)量計
目前已廣(guǎng)泛地被應用于(yú)工業過程中各(gè)種導電液體的(de)流🥵量測量，如各(ge)種酸、堿、鹽等腐(fǔ)蝕性介質；
電磁(cí)流量計
各種漿(jiāng)液流量測量，形(xíng)成了獨特的應(yīng)用領域。
在結構(gòu)上，
電磁流量計(ji)
由電磁流量傳(chuan)感器和轉換器(qi)兩部分組成。傳(chuan)感器安裝在工(gong)業過程管道上(shang)，它的作用是将(jiāng)流進管道内的(de)液體體積🌈流量(liàng)值線性地變換(huàn)成感生電勢信(xin)✍️号，并通過傳輸(shū)線将此信号送(sòng)到轉換器。轉換(huàn)器安裝在離傳(chuán)感器不太遠的(de)地方☁️，它将傳感(gǎn)器送來的🔞流量(liàng)信号進行放大(dà)，并轉換成流量(liang)信号成正比的(de)标準電信号👅輸(shu)出，以進行顯示(shì)，累積和調節控(kòng)制。
電磁流量計(ji)
的基本原理
(一(yī))測量原理
根據(ju)法拉第電磁感(gǎn)應定律，當一導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動切割磁力線(xian)時，在導體的兩(liang)端即産生感生(sheng)電勢e，其方向由(yóu)🐅右手定則确定(dìng)，其大小與磁場(chang)的磁感應強度(dù)B，導體在磁⛱️場内(nei)的長度L及🧡導體(tǐ)的運動速度u成(chéng)💞正比，如果B， L，u三者(zhě)互相垂直，則
e＝Blu (3－35)
與(yǔ)此相仿．在磁感(gǎn)應強度爲B的均(jun1)勻磁場中，垂直(zhi)于磁場方向🙇♀️放(fàng)一個内徑爲D的(de)不導磁管道，當(dang)導電液體在管(guan)道中以流速u流(liu)動時，導電流體(ti)就切割磁力線(xiàn)．如果在管道🔅截(jié)面上垂直于💰磁(ci)場的直徑兩端(duan)安裝一對電極(jí)(圖3—17)則可以證明(ming)，隻要管道内流(liu)速分布爲軸對(duì)稱分☎️布，兩電極(jí)之✔️間也特産生(sheng)感生電動勢：
e＝BD (3－36)
式(shì)中，爲管道截面(mian)上的平均流速(sù)．由此可得管道(dào)的體積流量爲(wèi)♋：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上式可見，體(tǐ)積流量qv與感應(yīng)電動勢e和測量(liàng)管内徑D成線❄️性(xìng)關系，與磁場的(de)磁感應強度B成(cheng)反比，與其它物(wù)理參🔞數無關．這(zhe)就是
電磁流量(liang)計
的測量原理(lǐ)．
需要說明的是(shi)，要使式（3—37）嚴格成(cheng)立，必須使測量(liang)條件滿足下列(liè)假定：
①磁場是均(jun1)勻分布的恒定(dìng)磁場；
②被測流體(ti)的流速軸對稱(chēng)分布；
③被測液體(ti)是非磁性的；
④被(bei)測液體的電導(dǎo)率均勻且各向(xiang)同性。
圖3－17電磁流(liu)量計原理簡圖(tú)
1－磁極；2－電極；3－管道(dào)
(二)勵磁方式
勵(lì)磁方式即産生(shēng)磁場的方式．由(you)前述可知，爲使(shǐ)式(3—37)嚴格成立，第(di)一個必須滿足(zu)的條件就是要(yao)有一個均勻恒(héng)定的磁場．爲此(ci)，就需要選擇一(yī)種合适的勵磁(cí)方式♉。目前，一🌈般(ban)有三種勵碰✊方(fang)式，即直流勵磁(ci)、交流勵磁和低(dī)頻方波勵磁．現(xiàn)分别予以介🧑🏽🤝🧑🏻紹(shào)．
1．直流勵磁
直流(liú)勵磁方式用直(zhí)流電産生磁場(chang)或采用永久磁(cí)鐵，它能産☀️生一(yī)個恒定的均勻(yun)磁場．這種直流(liú)勵磁變送器的(de)大優點是受交(jiāo)流電磁場幹擾(rao)影響很小🌍，因而(ér)可🐇以忽略🌏液體(ti)中的自感現象(xiàng)的影響．但是，使(shi)用直流磁❓場易(yi)使通過測量管(guǎn)道的電解🥰質液(ye)體被極化，即電(diàn)解質在電場中(zhong)被電解，産生🔅正(zhèng)負離子．在電場(chǎng)力的作用🐅下，負(fu)離子跑向正極(jí)，正離子跑☂️向負(fu)極．如圖3—18所示．這(zhè)樣，将導緻正負(fu)電極分别被相(xiang)反極性的離子(zǐ)所包圍，嚴重影(ying)響
電磁流量計(ji)
的正常工作．所(suo)以，直流勵磁一(yī)般隻用于測量(liàng)非電解質液體(ti)，如液态金屬等(děng)．
圖3－18直流勵磁方(fāng)式
2．交流勵磁
目(mu)前，工業上使用(yòng)的
電磁流量計(ji)
，大都采用工頻(pin)(50Hz)電源交流勵磁(ci)方式，即它的磁(cí)場是由正弦🏃交(jiāo)變電流産生的(de)，所以産生的磁(ci)場也是一個交(jiāo)變磁場．交變磁(ci)場變送器的主(zhǔ)要優點是消除(chu)了電極表面的(de)極化于擾．另外(wài)❌，由于磁場是交(jiāo)變的✍️，所以輸出(chū)信号也是交變(bian)信号，放大和轉(zhuǎn)換低電平的交(jiao)流信号要比直(zhi)流信号容易得(dé)多．
如果交流磁(ci)場的磁感應強(qiáng)度爲
B＝Bm sint （3－38）
則電極上(shàng)産生的感生電(diàn)動勢爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被測體(tǐ)積流量爲
qv= D （3－40）
式中(zhong)Bm――磁場磁感應強(qiáng)度的大值；
――勵磁(ci)電流的角頻率(lü)，＝2f；
t――時間；
f――電源頻率(lǜ)．
由式(3－40)可知，當測(cè)量管内徑D不變(bian)，磁感應強度Bm爲(wèi)一定值時，兩電(dian)極上輸出的感(gan)生電動勢e與流(liú)量qv成正比．這就(jiu)是交流磁🌈場電(diàn)磁流量變送器(qì)的基本工作原(yuan)理．
值得注意的(de)是，用交流磁場(chǎng)會帶來一系列(lie)的電磁幹擾問(wèn)題．例如正交幹(gàn)擾．同相幹擾等(děng)，這些幹擾信号(hào)與有用的流👄量(liang)信号混雜在一(yi)起．因此，如何正(zheng)确⭐區分流量信(xin)号與幹擾信号(hao)，并如何有✔️效地(di)抑制和排除各(gè)種☀️幹擾信号，就(jiu)成爲交㊙️流勵磁(cí)
電磁流量計
研(yan)制的重要課題(tí)。
3．低頻方波勵磁(ci)
直流勵磁方式(shì)和交流勵滋方(fāng)式各有優缺點(diǎn)，爲了充分🐇發揮(hui)它們的優點，盡(jìn)量避免它們的(de)缺點，70年代以來(lái)，人們開始采用(yòng)🈚低頻方波勵磁(ci)方式．它的勵磁(ci)⁉️電流波形如圖(tu)3—19所示，其頻率通(tōng)常爲工👅頻的1／4－l／10．
圖(tú)3－19方波勵磁電流(liú)波形
從圖3－19可見(jiàn)，在半個周期内(nei)，磁場是恒穩的(de)直流磁場⭐，它💋具(ju)有直流勵磁的(de)特點，受電磁幹(gàn)擾影響很小．從(cóng)整個時間過程(chéng)看，方波信号又(yòu)是一個交變的(de)信号👈，所以它能(neng)克服直流勵滋(zī)易産🥰生的極化(huà)現象．因此，低頻(pin)方波勵磁是一(yi)種比較好❌的勵(lì)磁方式，目前已(yǐ)在
電磁流量計(jì)
上廣泛的應用(yòng)．概括一下，
電磁(ci)流量計
具有如(rú)下幾個優點：
①
電(dian)磁流量計
能避(bì)免交流磁場的(de)正交電磁幹擾(rao)；
②
電磁流量計
消(xiao)除由分布電容(rong)引起的工頻幹(gan)擾；
③
電磁流量計(jì)
抑制交流磁場(chǎng)在管壁和流體(ti)内部引起的電(dian)渦流；
④
電磁流量(liàng)計
排除直流勵(lì)磁的極化現象(xiàng)．
|
